基于“仿真模拟”教学的“道路工程检测技术”教改研究

贾永杰 王国忠 胡江三 李海军

摘 要 “道路工程检测技术”是一门专业基础教育拓展课程，引导道路桥梁与渡河工程专业学生学习土工材料、集料、水泥与水泥混凝土、沥青与沥青混合料和路基路面现场测试等道路工程检测的各项试验检测项目，提高大学生专业知识学习的积极性，对大学生未来从事道路工程检测工作具有重要意义。为了改变传统教育教学模式，创造良好的教学环境，以“道路工程检测技术”为例，基于实体工程仿真建设，以仿真工程为载体，开展教学改革研究，培养学生实践动手能力。

关键词 仿真模拟 道路工程检测技术 教改

中图分类号：G424                                   文献标识码：A    DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2021.03.052

Research on Teaching Reform of "Road Engineering Detection Technology"

Based on "Simulation" Teaching

JIA Yongjie， WANG Guozhong， HU Jiangsan， LI Haijun

（Inner Mongolia Agricultural University， Hohhot， Inner Mongolia 010018）

Abstract "Road engineering detection technology" is a professional basic education development course， which guides the students of road and bridge and river crossing engineering to learn various test and detection items of road engineering detection， such as geotechnical materials， aggregates， cement and cement concrete， asphalt and asphalt mixture， and on-site test of subgrade and pavement， so as to improve the enthusiasm of college students' professional knowledge learning and provide guidance for their future work Road engineering detection is of great significance. In order to change the traditional teaching mode and create a good teaching environment， taking "road engineering detection technology" as an example， based on the construction of physical engineering simulation and taking simulation engineering as the carrier， the teaching reform research is carried out to cultivate students' practical ability.

Keywords simulation; road engineering detection technology; teaching reform

0引言

隨着我国经济的不断发展，道路、桥梁、隧道、建筑等基础设施建设行业发展如火如荼，应用型技术人才越来越受到社会的欢迎，工科学科的专业认证更是对毕业生应用能力提出了更高的要求，如何使学生将理论知识应用到实际生产中，解决实际问题，是培养应用型人才必须考虑的问题。[1]道路工程检测技术是道路桥梁与渡河工程专业学生必须掌握的道路检测专业技术，是一门专业基础教育拓展课程，该课程是在土力学、道路建筑材料、路基路面工程等课程基础上进行的理论与实践相结合的课程。在道路工程建设阶段，试验检测的作用尤为关键，这是检验工程质量的关键方式，[2]也是保证工程质量的重要手段。

通过该课程的学习，在理论方面能掌握土工材料、集料、水泥混凝土、沥青混合料等的试验检测理论和试验方法，在实践方面能通过所学理论知识进行现场试验检测，达到学以致用的目的。该课程是理论到实践的连接纽带，也是提高就业率和就业质量的重要保障之一。然而由于该课程实践性较强，单纯理论讲解无法达到知识融会贯通的目的。因此，为了提高学生的学习兴趣，提升理论与实践的结合能力，必须进行教育教学改革。

1 目前存在的问题

1.1课时分配不足

道路工程检测技术总学时安排32学时，其中理论教学24学时，实践教学学时8学时。课程内容包括基本知识、集料、水泥与水泥混凝土、沥青与沥青混合料和路基路面现场测试五部分内容。理论及试验内容较多，而实际分配学时较少，与国内其他院校培养计划56学时相比，总学时较少，理论知识讲授不深刻，基础不扎实，使后续试验基础薄弱。

1.2 实践教学环节相对薄弱

一方面，学院配套试验设备数量有限，不能满足试验教学要求;另一方面，由于学院经费有限，试验设备缺乏，造成一些试验检测项目无法进行，无法培养学生在该试验检测项目的实践动手能力。

1.3教师实践经验不足

由于任课教师毕业之后直接来校任教，没有工程实践经历，在上学期间由于条件有限对部分试验也没有动手操作机会，进入工作单位后也没有组织进入企业培训，因此，实践经验十分有限，仅靠理论及视频学习很难弥补工程经验的不足，不利于学生对相关试验的深刻学习，也不能很好地提高学生学习的积极性，学习效率低下。

由此提出道路工程检测技术教学改革，以期解决存在教学过程中存在的上述问题。

2 改革方法与措施

2.1 优化培养计划

针对道路工程检测技术课程特点，结合国内其他高校培养计划及行业需求，增加课时量，由原来32学时增加到56学时，保证课程教学的学时数。

2.2转变教学方式

由于本门课程为检测课程，所涉及内容90%以上为试验检测，主要介绍试验目的及适用范围、试验原理、试验方法、试验步骤等内容。学生在学习过程中只靠老师的理论讲解来了解相关试验的试验内容，无法接触实体工程进行试验操作，学习过程单调乏味，而且单纯靠理论讲解无法达到让学生融会贯通的目的。因此，为了提高学生的学习兴趣，提高教育教学质量，转变教育教学方式势在必行。

仿真模拟是基于实体工程修建的等尺或缩尺建筑模型。学生通过实体模型的修建，一方面提高学生的实践动手能力，另一方面，修建实体模型必须要进行质量检测，道路工程检测技术试验即是为质量检测服务，所以可在实体工程修建的同时进行相关试验检测项目，不仅能学到理论知识而且还可以将所学理论知识融汇到实践当中去，引发学生对专业知识的思考，巩固所学专业知识。

实体模型的修建在海流图园区实习基地进行。按规划选定箱涵建设场地，并进行放线、土方开挖、地基处理、钢筋绑扎、支模板、混凝土拌和及浇筑等工作。在“仿真模拟”实体操作中讲解试验目的及适用范围、试验原理、试验方法、试验步骤及试验数据处理等内容，使学生在实操中学习本门课程相关知识。具体实施步骤：首先在实习基地选择施工场地，进行基坑开挖;完工后，制作基础钢筋笼，支基础模板;然后进行基础混凝土浇筑，待达到一定强度后拆模。基础完工之后，进行侧墙和顶板施工。在内模支撑的基础上进行侧墙和顶板钢筋绑扎。钢筋绑扎完工后进行外模支护，为了保证施工质量和安全，首先进行侧墙混凝土浇筑，待强度满足要求后再浇筑顶板混凝土。待顶板混凝土强度达到规定值时即可拆模。以上为实操工程的施工过程，为了配合教学，需要学生在修建仿真工程的同时利用所要学习的试验检测项目进行质量检测工作，检验所修建工程是否满足规范要求，不仅学到了知识而且培养了动手能力。

实操过程由专业工作人员指导，教师全程参与理论讲解，并参与相关试验的操作，不仅锻炼了学生，也同时培训了教师，弥补教师工程经验的不足。具体试验项目如下。

2.2.1土工试验

根据给定设计图纸利用水准仪和经纬仪将箱涵基础边线敷设到地面上，并确定出地面高程，根据设计高程确定开挖深度。由于开挖深度较浅，采用人工挖土方式开挖。达到开挖设计深度后，分别取土样检测其含水率、最大干密度、最佳含水率、密度、液塑限等。其中，含水率测定所用方法有烘干法、酒精燃烧法;最大干密度和最佳含水率是通过击实试验确定;将地基整平压实，测定其压实后的密度，密度试验是通过环刀法、蜡封法、灌砂法和灌水法等试验方法确定，与最大干密度比较确定其压实度，并判断是否满足规范要求;液塑限是通过液塑限联合测定法、液限蝶式仪法和塑限滚搓法。通过以上工作即可完成本课程中土工试验的学习。

2.2.2集料试验

在箱涵地基施工完成之后即可进行混凝土基礎施工。首先通过筛分试验确定集料级配;粗集料通过网篮法测定其表干密度、毛体积密度和表观密度;细集料通过容量瓶法测定其表观密度。此外，可通过压碎值试验、洛杉矶磨耗试验、粗集料针片状颗粒含量试验、粗集料磨耗试验、粗集料磨光试验、细集料砂当量和含泥量试验等确定集料物理力学性质。在上述试验的基础上进行矿质混合料组成设计，从而为混凝土拌和打下基础。

2.2.3水泥混凝土试验

在集料试验的基础上进行混凝土的拌和，通过坍落度试验测定混凝土的和易性、粘聚性和保水性。利用贯入阻力仪确定水泥混凝土拌和物初凝和终凝时间。在浇筑混凝土的同时，取部分混凝土制作试件，并进行混凝土立方体抗压强度、抗折强度和立方体劈裂抗拉强度等试验确定混凝土强度等级是否满足设计要求，以此判定混凝土质量是否合格。

2.2.4路基路面现场测试

路基路面现场测试主要包括几何尺寸、压实度、平整度、承载能力、抗滑性能、渗水、错台和车辙测试方法等道路方面试验检测项目。其中，路基路面几何尺寸检测内容包括纵断面高程、中线偏位、宽度、横坡、边坡、厚度等项目;在实习基地学生利用水准仪对纵断高程和横坡进行检测;中线偏位则用经纬仪检测;宽度和边坡可采用皮尺或直尺进行测量。对沥青混合料面层，压实度采用现场实测密度与标准密度的比值确定。现场实测密度可采用在现场钻芯并测定芯样密度的方式获得，标准密度可采用沥青混合料的马歇尔击实法获得。平整度是检验路面平整程度的一项指标，检测方法主要是利用3米直尺进行测量。路基路面的承载能力测定主要利用国际通用检测方法-贝克曼梁法进行测定，弯沉值越大，说明路基路面强度越低。抗滑性主要测定路面的抗滑能，一般用轮胎与路面间的摩擦系数和表面宏观构造深度来表征，摩擦系数或构造深度越大，说明抗滑性能越高，采用摆式仪进行测定;渗水性检测主要测定路面的渗透特性，采用路面渗水仪进行测定，两项试验目的分别是保证行车安全及避免路面发生水损害现象。错台和车辙分别是水泥混凝土和沥青混合料路面常见的病害之一，可利用直尺进行测量。

以上工作改变了以往满堂灌的教学模式，通过“仿真模拟”实体工程的制作，一方面提高学生的学习兴趣，变被动学习为主动学习，学习积极性大大提高;另一方面，学生参与工程施工，可以提高学生对工程的认知和实践动手能力，为学生未来就业打下良好的基础。

3 结束语

基于道路工程检测技术在教学过程中存在的实际问题，提出教学改革方案。一方面增加课程学时;另一方面，增强实践教学环节，将课堂教学转变为实操教学，土工试验、集料试验及混凝土试验通过实操来完成，在进行工程施工的同时，注重学生对工程质量检验重要性的培养，严把工程质量关，让学生明白质量检测的目的和意义。通过教学改革，不仅改变了教学方式也改变了学习方式，在提高学生学习的积极性和学习效率的同时，也加强了师资队伍的建设，培养一批双师型人才。

*通讯作者：王国忠

基金项目：内蒙古自治区教育科学“十三五”规划课题“土建类专业理论教学与‘全真工程模拟实训深度融合模式研究”（编号：NGJGH2018054）;内蒙古农业大学“十三五”规划立项课题《实践教学改革——以道路桥梁与渡河工程专业为例》（JGZD201716）

参考文献

[1] 陈勇.应用型大学化工原理课程教学中的工程素养教育[J].化工高等教育，2017，34（06）：75-78.

[2] 王泽林.道路与桥梁工程试验检测技术分析[J].智能城市，2020，6（12）：228-229.